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1、基于地理信息的大型场馆区域人员疏散模型设计文章编号:1007-3817(2009)02-0023-02中图分类号:P208 文献标志码:B基于地理信息的大型场馆区域人员疏散模型设计王若晶 蔡先华(东南大学交通学院,南京市四牌楼2号,210096)摘 要 采用了Geodatabase空间数据模型,建立了地理信息数据库,设计了基于地理信息的人员疏散模型。关键词 地理信息;Geodatabase空间数据模型;人员疏散模型;距离图 在大型活动结束后散场时,由于短时间内疏散大量人员,很容易在通道上发生拥挤和堵塞。为了保证人员安全,可以用仿真软件模拟人员的疏散过程,以
2、帮助大型活动的组织者制定有针对性的管理疏导措施。现有的人员疏散模拟大多采用微观模型,即记录每个个体在每一时刻的几何位置,从而动态地显示人员疏散移动的全过程。其中比较著名的是Helbing的社会力模型[1]和元胞自动机模型[2-5]。为了表现复杂地理环境下人员的疏散过程,建立了基于地理信息的人员疏散模型。利用GIS技术对疏散场所的地理数据进行组织和管理,建立了地理因素对疏散过程的作用关系,对复杂地理环境下人员的疏散过程进行了模拟。1 地理要素将位于疏散起点和疏散终点之间的路网区域作为人群疏散模拟区间,对疏散过程起作用的地理要素主要有如下的五种。疏散起点要素。即起点
3、位置、起点宽度、起点数目、各起点处的人员生成率(人/ms)、各起点疏散人数等,同时还包括距离起点最近的步行出口和停车场入口。疏散终点要素。包括终点位置、终点宽度、终点数目、终点类型(停车场入口或步行出口)以及预期疏散人数。疏散路段要素。包括路段长度、路段宽度、路段形状、地面坡度、地面铺装、平均步行速度以及障碍物的位置等。指示牌要素。包括指示牌的数目、位置和影响范围。引导员要素。包括引导员的数目、位置、影响范围、发生堵塞的疏散终点、引导后的疏散终点以及引导作用比例。大型场馆不仅承办体育赛事,而且还具有文化、娱乐、购物、休闲、餐饮等功能。对于每一项功能,其参与者数量
4、不同、在场馆内的分布不同、活动规律也不同,可以通过设置每个疏散起点的人员生成率和预期疏散人数及每个疏散终点的预期疏散比例,近似模拟各种大型活动人员的疏散情况。2 数据库设计由于地理要素普遍具有复杂的几何特征、空间关系特征、非结构化数据特征以及海量数据特征,因此一般的商用关系型数据库系统难以对地理数据进行有效管理。利用ArcGIS8中引入的Geodatabase空间数据模型[7]对疏散模型中的地理要素进行组织和管理,创建了三种类型共14个要素类。点状要素:Grids(疏散网格要素)、Guide(引导员要素)、Signpost(指示牌要素)。线状要素:StartLi
5、ne(疏散起点要素)、TerminalLine(疏散终点要素)、LMainRoad(主要道路边线要素)、LOtherRoad(其它道路边线要素)。面状要素:ZoneMap(区域索引要素)、RoadBlock(障碍物要素)、PMainRoad(主要道路路段要素)、POtherRoad(其他道路路段要素)、Building(建筑物要素)、GreenLand(绿地要素)、Pool(水塘要素)。3 模型设计大型场馆区域面积大、地形结构复杂、参与疏散的人员多,为了能够细致地反映地理因素对疏散过程中个体移动速度、路径选择及疏散时间的影响,采用了微观离散模型中的元胞自动机模型
6、,对大型体育场馆区域的人员疏散进行模拟。元胞自动机模型[2-5]将建筑物空间完全离散化为大小均匀的网格,假设疏散人员在一定的启发式行为规则的指导下,沿着这些固定的网格移动,该方法的特点是规则简单,运算速度快。1)疏散区域网格化。首先将大型体育场馆区域完全离散化为大小均匀的网格,由于人体所占空间大致在0.5m×0.5m的范围内,因此将网格边长规定为0.5m。由于场馆区域面积在1000m2以上,如果完全进行离散化将产生海量的网格数据,因此对整个区域建立区域索引(ZoneMap要素层),即将整个区域划分成多个等面积矩形,仅在与疏散道路相交的矩形内划分网格,其他矩形区域
7、不做处理,如此大大压缩了网格数据量。在每个矩形区域内,仅保留位于疏散道路上的网格,其他网格全部删除,又进一步压缩了数据量,并且得到了从疏散起点到疏散终点的疏散道路上的全部网格数据,存入Grids(疏散网格要素,按点状要素存储,即存储了每个网格的中心点坐标及网格属性)要素层中,供模拟时调用。此外,由于疏散道路上还散布着许多障碍物,因此将障碍物要素(RoadBlock)与疏散网格要素(Grids)求交,删除位于障碍物多边形内的网格,就保证了人员疏散时不会从障碍物上通过。2)计算距离图。为了使人员疏散时无论身在何处,都能找到一条通向目标终点的最短路径,计算了每个网格与
8、每个疏散终点之间的距离,
